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文档简介
1、落球法测量液体的粘滞系数、实验内容:熟悉斯托克斯定律,掌握用落球法测量液体的粘滞系数的原理和方法。、实验仪器:落球法粘滞系数测定仪、小钢球、蓖麻油、千分尺、激光光电计时仪小球的重力mg、F (其方向于小三、实验原理:如图1,当金属小球在粘性液体中下落时,它受到三个铅直方向的力:液体作用于小球的浮力gV ( V为小球体积,为液体密度)和粘滞阻力球运动方向相反)。如果液体无限深广,在小球下落速度v较小的情况下,F 6 rv( 1)图1液体的粘滞系数测量装置上式称为斯托克斯公式,式中为液体的粘滞系数,单位是 Pa s, r为小球的半径。斯托克斯定律成立的条件有以下5个方面:1)媒质的不均一性与球体的
2、大小相比是很小的;2) 球体仿佛是在一望无涯的媒质中下降;3) 球体是光滑且刚性的;4) 媒质不会在球面上滑过;5) 球体运动很慢,故运动时所遇的阻力系由媒质的粘滞性所致,而不是因球体运动所推向前行的媒质的惯性所产生。小球开始下落时,由于速度尚小,所以阻力不大,但是随着下落速度的增大,阻力也随 之增大。最后,三个力达到平衡,即:mg gV 6 rv于是小球开始作匀速直线运动,由上式可得:(m V )g6 vr3id令小球的直径为d,并用m d3 ,v ,r代入上式得:6t22( )gd t18l其中 为小球材料的密度,l为小球匀速下落的距离,t为小球下落I距离所用的时间。实验时,待测液体盛于容
3、器中,故不能满足无限深广的条件,实验证明上式应该进行修正。测量表达式为:( )gd2t1(3) 181(12.4?)(1 1.6§)DH其中D为容器的内径,H为液柱高度。四、实验步骤:1. 调整粘滞系数测量装置及实验仪器调节底盘旋钮,使重锤对准底盘的1 )调整底盘水平,在仪器横梁中间部位放重锤部件, 中心圆点。2)将实验架上的两激光器接通电源,并进行调节,使其红色激光束平行对准锤线。3) 收回重锤部件,将盛有待测液体的量筒放置到实验架底盘中央,并在实验中保持位置 不变。4)在实验架上放上钢球导管。小球用酒精清洗干净,并用滤纸吸干。5)将小球放入钢球导管,看其能否阻挡光线,如不能,则适
4、当调整激光器位置。2. 用温度计测量油温,在全部小球下落完后再测一次油温,取其平均值。3. 测量上下两激光束之间的距离 |。4. 将小球放入钢球导管,当小球落下,阻挡上面的红色激光束,秒表开始记时,到小球落到阻挡下面的红色激光束时,停止记时,读出下落时间,重复6次。5. 计算蓖麻油的粘滞系数。五、数据记录和数据处理表格一d ( mml ( mmD (mn)H (mm3、 (Kg/m )3、 (Kg/m)7.9010330.95810E100%00为测量室温下的公认值。六、思考题:1)为什么要对测量表达式(2)进行修正?提示:斯托克斯定律成立的条件是球体仿佛是在一望无涯的媒质中下降,而实验采用的有限的油柱,故应进行修正。2)本实验中如果钢球表面粗糙对实验会有影响吗?提示:有。斯托克斯定律成立的条件要求球体是光滑且刚性的。3)激光束为什么一定要通过玻璃圆筒的中心轴?提示:激光束如果不通过玻璃圆筒的中心轴,小球下落时就不会阻挡激光束,激光计时器就得不到启 动信号而不能计时。4) 本实验中不少的同学每次测量的时间完全一样,由此你能够对电子计时仪器提出什么要 求?5)如何判断小球在作匀速运动?提示:让小球贴近
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